钢桁架桥梁工程顶推架设施工技术探析.pdf

总658期2023年第28期（10月 上）0 引言顶推施工基本原理主要是通过千斤顶及滑移系统，将桥梁结构顶推至指定位置，全程无须大型施工机械参与，具有施工简便、安全性高，对现状交通影响小等优势，在桥梁工程施工中应用广泛。目前，顶推施工技术在混凝土梁桥、钢箱梁桥施工中应用较为广泛，且取得了良好的应用效果，但在钢桁架施工中较为少见，具有较强的挑战性。为此，本文结合某高速公路桥顶推施工实践，针对钢桁架桥梁顶推架设施工技术展开综合探究，提出了顶推施工注意事项，希望能有效促进钢桁架桥梁顶推施工技术的应用与发展。1 工程概况某桥梁工程为下承式钢桁架结构，设计长度为138.5 m、宽度为44 m，采用分幅布设，桥梁主桁为变截面华伦式桁架结构，高度17.8 m（跨中部位），中心距18 m，全桥包含11个节间，各节长以10.213.6 m不等，跨中部位预拱度达79.56 cm。主桁结构弦杆及腹杆体系均为箱形结构，上表面通过工字型剪刀式腹杆结构完成连接，桥面体系为正交异形板，端部设桥门架及四道横联。主桁架除节点位置，其余连接部位全部采用焊接方式完成连接，钢桁架单节质量约2 461.5 t。桥梁顶推架设前，分别对浮托、浮吊及顶推三种方案进行对比分析，因该河流通航任务繁重，断航时间不得超过4 s，航道等级为三级标准，最大通航吨位为1 000 t，导致浮托、浮吊方案无法进行。为不影响河道正常通航，并最大限度保证施工安全，确定采用顶推施工方案进行钢桁架架设施工。2 顶推滑移系统设计2.1 顶推支架与钢导梁2.1.1 顶推支架钢桁架顶推施工前，应先在河流南岸组装长度为82 m的地面顶推支架，并在南北两岸分别安装 51 m+26 m顶推滑移支架。支架基础为钢管桩结构，在其上方布设工字钢承重横梁。横梁安装完成后，在其上方敷设纵向滑道梁，长度159 m，并在滑道梁左右两侧安装限位钢板，通过焊接方式实现与横梁的牢固连接。2.1.2 钢导梁在钢桁架最前端位置安装长40 m变截面工字钢导梁。其E0节点板应外延300536 mm，将该部位作为嵌固部位，通过焊接方式实现与钢导梁的可靠连接。钢桁架顶推架设时，钢导梁上、下翼缘板受力较大，最不利条件下，其抗剪、抗弯强度分别位于-3.0913.18 MPa和-132.17136.19 MPa范围内，承载性能符合标准要求。2.2 顶推设备与滑移装置2.2.1 顶推设备顶推装置为两台ZLD200型连续千斤顶，分别安装于7#墩上方纵横向滑道梁交叉部位，通过反力撑杆将其固定牢固。1）前锚点（张拉端锚点）布设于7#墩墩顶横向滑道梁上部，千斤顶中心与钢桁梁中心距为0.8 m。后锚点（移动锚点）布设于钢桁梁主节点横梁上方，沿钢桁梁中轴线内移 0.8 m 位置，利用螺栓将其安装在横梁上。2）牵引拉索为钢绞线，其前后两端分别与千斤顶夹持器和后锚拉锚器相连，将千斤顶与桁架后锚体系形成整体。顶推设备安装完成后，应对钢绞线进行紧固处理，确保正式顶推施工中钢绞线均匀受力，避免桥梁结构出现偏位状况。3）以钢桁架及导梁完全作用为标准进行计算，总质量为2 543.83 t，其中桁架质量为2 461.5 t，导梁质量为82.33 t，所需顶推力H计算公式见式（1）：H=KG+Gi（1）收稿日期：2023-07-12作者简介：柴广（1991），男，贵州石阡人，工程师，从事公路工程施工工作。钢桁架桥梁工程顶推架设施工技术探析柴广（贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550018）摘要：为有效降低对现状交通的影响，确保交通安全，对钢桁架桥梁工程顶推架设施工技术进行研究。结合某高速公路桥顶推施工实践，分析了顶推滑移系统设计标准、顶推施工工艺流程及质量控制措施，提出了大跨径钢桁架桥梁顶推施工相关注意事项，为后续同类工程施工提供参考。关键词：正交异形板；钢桁架；顶推施工技术中图分类号：U445.4文献标识码：B160交通世界TRANSPOWORLD式（1）中：K为安全系数，取1.5；G为总顶推质量；为摩阻系数，取0.1；i为滑道坡度，本项目不考虑。由式（1）得出，所需顶推力为3 815.75 kN。两台千斤顶各采用16根规格15.24钢绞线束，其强度为1 860 MPa，施工中钢绞线束承受的拉力不足其实际强度值的 0.5 倍，其受到的总拉力为 4 166.4 kN，符合要求。2.2.2 滑移装置钢桁架顶推施工中采用的滑移装置为滑靴，将其牢固安装在滑道梁顶部进行滑移，根据钢桁架受力状态，通过多支点布设形式将其安装在钢桁架左右两侧下弦杆节点部位（最不利部位）。顶推施工中，通常采取在滑靴顶部安装木方及混凝土预制块的方式控制钢桁架位置，确保滑靴高程一致。在滑靴底部铺设规格为0.9 m0.9 m的MGE滑板，且在其与滑道梁之间设置铝合金钢板，并进行润滑处理，以确保运行平稳、流畅。3 顶推施工工艺及控制措施3.1 纵向顶推3.1.1 施工步骤钢桁架顶推施工分两步完成，具体施工流程如图1所示。第1步将钢桁架顶推至悬出1节，第2步将其推至河道对岸，E0节点处于6#墩滑道梁上，通过千斤顶辅助完成顶推施工。详细工艺流程如下：1）拼装 A1A6节段，组装纵向顶推装置，将钢桁架纵向顶进60 m停止顶进，其E1节点处于河道南岸端部支架滑道梁上。2）完成剩余钢桁架组拼，继续顶推钢桁架直至到达距离设计位置2 m处停止顶进，并超出钢导梁。3）因千斤顶锚点与横梁锚点间需留置一定空间（约2 m），第2次顶进不得将其顶至设计位置，需在滑道上方设置反力架，然后通过千斤顶将其顶推至设计位置。图1 钢桁架顶推施工流程3.1.2 线形控制与横向纠偏分别在钢导梁前端及钢桁架前、后端设置监测点，顶推过程中，通过全站仪实时监测其位置偏差，以确保施工安全。当轴线偏差小于5 cm时，不停机进行纠偏处理，通过在纤维板及顶推构件间填充模板来完成纠偏处理。如轴线偏差超过 5 cm，应立即暂停施工，通过设置横向千斤顶来进行纠偏处理。特殊情况下可通过控制单侧千斤顶推力大小完成纠偏，保证钢桁架始终沿控制线向前推进。3.2 横向顶推钢桁架到达预定部位后，利用安装在6#、7#墩顶部的横移滑道梁及反力座板，通过千斤顶完成横向顶推。横向顶推设备为两台200 t油压千斤顶，安装于钢桁架支座底部外侧位置，反力座板通过型钢焊在滑道梁上。结构示意图如图2所示。图2 横向顶推布置3.3 落梁就位在滑道末端横梁下部安装千斤顶，每侧2台，起重量为1 000 t，并将其串联在一起，伸缩距离为120 mm，由同一油泵控制。落梁施工时，两端应交替下落。分别在千斤顶顶部及支座垫块顶部设置支承垫块，利用千斤顶伸缩逐步撤除支承垫块直至落梁完成，施工中应严格控制落梁高度，单次下落高度以80 mm为宜。4 大跨径钢桁架顶推施工注意事项4.1 顶推设备安装与调试顶推设备安装完毕应根据相关标准进行性能调试，对千斤顶工作性能进行全面检测，确保钢桁架顶推施工中千斤顶同步运行。钢绞线安装完成后，对其进行预紧处理，确保所有钢绞线松弛状态完全相同，防止出现交叉、缠绕现象。因顶推过程中钢桁架受力状况较为复杂，为防止不平衡受力，应始终遵循“顶推控制为主、速度控制为辅、载荷追踪、均衡受控”的原则，通过对整体拉力过程的控制，辅助千斤顶作用力及速度为控制变量，实现力与速度共同控制，保证钢桁架顶推过程平稳、顺畅。4.2 横向纠偏钢桁架顶推施工中存在诸多影响因素，易导致钢桁架产生横向偏位，偏转力与滑道之间的横向宽度密161总658期2023年第28期（10月 上）切相关，因此，为有效避免顶推施工中梁体产生偏移，应通过横向纠偏设备提供横向推力进行纠偏，在纠偏时，其受力点应布设于构件跨中及端部位置。4.3 钢导梁上墩钢桁架前端导梁即将到达对岸滑道时，其底部高程低于对岸滑道高程，为方便调节其高程，在通航孔北侧临时支墩部位安装两台500 t千斤顶（东、西两侧各设置1台），并在千斤顶上方设置3轴滑动滚轴，将导梁顶升至滑道面高程时，将千斤顶锁死，待钢导梁滑移至对侧滑道后，撤除千斤顶继续后续顶推施工。4.4 滑道平整度为有效确保钢桁架顶推施工的安全性、高效性，应严格控制滑道施工质量，其纵横向标高应满足规范偏差要求。同时应对其表面进行打磨处理，防止存在鼓包、毛刺等问题，MGE滑板铺设前，应将其表面灰尘清除干净，并涂刷润滑油进行润滑。滑道使用前，应科学做好防护措施，避免污染。4.5 落梁施工落梁施工应采取两端交替卸落的方式完成，严格控制卸落高度，单侧单次卸落高度不得超过10 cm，千斤顶顶升高度小于油缸高度的3/4。禁止两端同时卸落。确保同一端千斤顶均匀受力，并严格控制卸落速率，使两端均匀卸落，直至到达设计高程，支座处于完全受力状态。落梁施工中应全面考虑外界环境因素的影响，通过各时段监控量测，确定最佳落梁时间。5 结束语综上所述，钢桁架桥梁具有强度高、跨度大、节省材料、造型灵活等优势，在桥梁工程建设中得到了广泛应用。而采用顶推法进行钢桁架桥梁架设施工，可有效降低对现状交通的影响，确保交通通行安全。本文通过对某钢桁架桥梁顶推架设施工技术综合分析，总结了顶推施工工艺流程及质量控制措施，提出了大跨径钢桁架桥梁顶推施工注意事项，对促进大跨径钢桁架桥梁顶推施工技术的应用与发展具有重要意义。参考文献：1 陈文强，武德智，张可，等.华伦式钢桁架简支梁分阶段多次顶推施工工艺J.城市道桥与防洪，2022（8）：122-125.2 张宏武.跨越既有铁路线钢桁架桥快速顶推施工技术J.中国住宅设施，2022（3）：121-123.3 徐晗，刘玉涛，徐山山，等.钢桁架桥顶推施工支点标高控制J.建筑施工，2021，43（12）：2568-2570.4 杨锋均，王祺顺，李帅.连续钢桁架弯梁桥顶推施工力学特征分析J.工程建设，2021，53（1）：61-64.5 龚迎春.大跨度钢桁架桥分段分节拼装与整体顶推技术研究J.中国市政工程，2020（6）：97-101.6 李建刚，王桂智，蒋文志，等.简支钢桁架桥顶推法施工计算J.山西建筑，2020，46（24）：129-131.7 樊勇，郑海龙，马永军，等.浅谈跨线钢桁架桥顶推滑移施工技术J.中国建筑金属结构，2020（6）：52-54.8 金昭成，邢继斌，赵震，等.大跨度钢桁架结构变轨式累积滑移施工技术J.施工技术，2020，49（24）：69-71.9 嵇雪飞，沈培，钟启勇，等.高空大跨度钢桁架斜面累积滑移施工技术C/第八届全国钢结构工程技术交流会论文集.北京：施工技术杂志社，2020：113-116.10 徐飞，朱江.钢桁架高空牵引滑移施工技术及风险评判J.建筑施工，2020，42（10）：1858-1861.基础项目质量要求等措施有助于消除潜在质量风险，具有可行性。参考文献：1 柴静锐，贾玮，陈晓杰，等.分层多次浇筑基础承台竖向缓黏结预应力施工技术Z.太原：中铁十二局集团有限公司，2020-09-04.2 金书成，徐文远，黄云涌.冬季承台大体积混凝土分层浇筑温控措施研究J.铁道建筑，2019，59（11）：55-58.3 朱哲民.浅析道路桥梁工程中的危桥加固及其改造J.建筑工程技术与设计，2016（18）：1369.4 易挺.桥梁工程大体积承台混凝土施工技术及质量控制分析J.建材发展导向（上），2020（6）：286.（上接第141页）162